邊界局域模是托卡馬克高約束模式運行中常見的一種邊界磁流體不穩(wěn)定性,會給偏濾器等第一壁部件帶來周期性瞬態(tài)的強烈熱流沖擊,是ITER及未來聚變堆面臨的最大挑戰(zhàn)之一。近十年來,共振磁擾動雖然在世界多個磁約束聚變裝置上被發(fā)現(xiàn)可以用于緩解或抑制邊界局域模,但是其物理機制尚不十分清楚。孫有文研究員帶領的研究團隊利用EAST上最新安裝的共振磁擾動線圈,不僅在國際上首次實現(xiàn)了類ITER射頻波主導加熱、低動量注入條件下的共振磁擾動對邊界局域模的完全抑制,同時在實驗上觀察到了共振磁擾動對邊界局域模從緩解到抑制的非線性轉(zhuǎn)化過程,揭示了等離子體對外加磁擾動的非線性響應,以及邊界磁場拓撲結構的改變對于實現(xiàn)抑制邊界局域模起到了關鍵的作用。該項研究將有助于推動該控制手段的物理機理的研究,同時也極大增強將這一控制手段推廣到未來聚變堆應用上的信心。
這項研究成果是等離子體所長期重視開展國際、國內(nèi)合作的結晶,得到了德國FZJ、英國CCFE、大連理工大學、中國科學技術大學等國內(nèi)外合作者的共同參與和大力支持,同時也是EAST大科學工程團隊團結協(xié)作的重要成果。這一研究得到了科技部磁約束聚變能專項和國家自然科學基金項目的經(jīng)費支持。
論文鏈接:http://link.aps.org/doi/10.1103/PhysRevLett.117.115001

隨著共振磁擾動線圈電流逐漸升高,超過一定閾值后,實現(xiàn)了射頻波加熱下對邊界局域模的完全抑制

邊界局域模從被緩解到被抑制過程中對磁擾動響應的非線性轉(zhuǎn)化過程
揭示了邊界磁場拓撲結構的變化過程對實現(xiàn)邊界局域模完全抑制有關鍵作用